JPH09219976A - 電力変換装置の駆動方法 - Google Patents

電力変換装置の駆動方法

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JPH09219976A
JPH09219976A JP8027613A JP2761396A JPH09219976A JP H09219976 A JPH09219976 A JP H09219976A JP 8027613 A JP8027613 A JP 8027613A JP 2761396 A JP2761396 A JP 2761396A JP H09219976 A JPH09219976 A JP H09219976A
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power
power supply
capacitor
circuit
driving
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JP8027613A
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Majiyumudaaru Goorabu
ゴーラブ・マジュムダール
Shinji Hatae
慎治 波多江
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧保護回路を必要とせず、かつ、チャージ
ポンプコンデンサの容量決定に要する最適設計を省略し
て、装置設計に費やす時間を削減できるように、チャー
ジポンプコンデンサの充電シーケンスを簡単化した電力
変換装置の駆動方法を提供する。 【解決手段】 制御電源PSが投入され所定の制御電源
電圧VPSが与えれるのとほぼ同時に、外部制御装置EC
からは入力信号としてコンデンサCPの充電パルスが与
えられ、ドライバ回路DR20から制御信号VDが出力
され、トランジスタQ2がパルス的にオン状態となって
コンデンサCPが充電され始める。充電パルスは、コン
デンサCPの充電完了後も与えられ、PWM信号が与え
られる直前に停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力変換装置の駆動
方法に関し、特に、スイッチング素子の不安定動作領域
の発生を低減した電力変換装置の駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6にAC入力3相モーターの駆動回路
の構成を示す。図6に示すように、AC入力3相モータ
ーMの電源となるAC3相電源APWが、P−N線間に
設けられたコンバータ回路CCに接続され、AC入力3
相モーターMの各々の相には、各々、電力変換装置とし
て、インバータ回路I1、I2、I3が接続されてい
る。
【0003】インバータ回路I1(I2、I3)は、P
−N線間にトーテムポール接続されたIGBT(絶縁ゲ
ート型バイポーラトランジスタ)などのパワーデバイス
であるトランジスタQ1およびQ2(Q3およびQ4、
Q5およびQ6)の組と、制御回路SC1(SC2、S
C3)を有して構成されている。各々のトーテムポール
接続されたトランジスタの接続点U、V、Wの各々には
モーターMの各相の入力端が接続されている。また、ト
ランジスタQ1〜Q6には、各々フリーホイールダイオ
ードD1〜D6が逆並列接続されている。また、P−N
線間には、平滑キャパシタCPが接続されている。な
お、AC3相電源APWから与えられる交流電流をコン
バータ回路CCによって整流して得られる電圧を主電源
電圧と呼称する。
【0004】ここで、インバータ回路I1の構成につい
て説明する。図6において、トーテムポール接続された
トランジスタQ1およびQ2の間にインバータ回路I1
の出力端である接続点Uが設けられている。制御回路S
C1は、この接続点Uを境にして、高電位側回路と低電
位側回路とに分けられる。
【0005】すなわち、高電位側回路はトランジスタQ
1を制御するためのドライバ回路D1および、トランジ
スタQ1に過電流が流れたことを検出し、その情報をド
ライバ回路D1にフィードバックする過電流検出回路O
C1を含んでいる。これらは、接続点Uの電位を基準と
する回路であり、その値はトランジスタQ1がオン状態
にあるときはほぼ主電源電位VCC(例えば600V)に
近い値となる。通常、制御回路を構成するLVIC(低
電圧IC)の動作電圧は30V以下であり、600Vの
高電圧に耐えられる構造ではない。そこで、制御回路S
C1の基準電位を接地電位からフローティングした状態
に保ち、トランジスタQ1がON状態になった場合に
は、主電源電位の600Vが基準電位となるように構成
されている。
【0006】一方、低電位側回路にはトランジスタQ2
を制御するためのドライバ回路D2および、トランジス
タQ2に過電流が流れたことを検出し、その情報をドラ
イバ回路D2にフィードバックする過電流検出回路OC
2、マイクロコンピュータなどの外部制御装置ECから
与えられる入力信号(トランジスタQ1、Q2の駆動信
号)を受け、適宜、信号処理を行ってドライバ回路D1
およびD2に与える入力処理回路ISが含まれる。これ
らは、接地電位を基準とする回路である。このような構
成は制御回路SC2、SC3においても同様であり、各
構成の参照符号が変わるだけで機能は同じであるので説
明は省略する。
【0007】以上説明したように、制御回路SC1〜S
C3の高電位側回路は、接地電位からフローティングし
た状態に保たれ、その基準電位はほぼ主電源電位と同等
になる。このような高電位側回路の駆動のための電力を
供給するには、チャージポンプ回路の一形態であるブー
トストラップ回路が適している。
【0008】ブートストラップ回路の構成は、高耐電圧
特性(例えば耐電圧が800V以上)を有するチャージ
ポンプ用のダイオードDPとキャパシタ(コンデンサ)
CPを有し、ダイオードDPのアノードは接地電位を基
準とする制御電源PSの正電極に接続され、カソードは
ドライバ回路DR1に接続されている。キャパシタCP
はダイオードDPのカソードと接続点Uとの間に接続さ
れている。
【0009】ブートストラップ回路の動作は次の通りで
ある。すなわち、トランジスタQ1がOFF状態、トラ
ンジスタQ2がON状態になっているとき、接続点Uの
電位は接地電位GNDに近い電位となる。このため、制
御電源PSからダイオードDP、キャパシタCP、トラ
ンジスタQ2を介して接地電位GNDに電流が流れる。
この電流の一部はキャパシタCPの充電電流となり、キ
ャパシタCPの両端には充電された電荷に応じた電圧が
発生する。ここにおいて、ダイオードDPにおける順方
向電圧降下は小さいため、キャパシタCPの両端電圧は
ほぼ制御電源PSの発生電圧となる。従って、ドライバ
回路DR1には制御電源PSの発生電圧に相当する電圧
が印加されることになる。
【0010】次にトランジスタQ1がON状態、トラン
ジスタQ2がOFF状態になると、接続点Uの電位は、
ほぼ主電源電位VCCに等しい電位となる。また、ダイオ
ードDPとキャパシタCPとの接続点の電位は、キャパ
シタCPの両端電圧分だけ、接続点Uの電位よりも高い
電位となる。既述したようにキャパシタCPの両端電圧
はほぼ制御電源PSの発生電圧に等しくなっている。こ
のため、ドライバ回路DR1には制御制御電源PSの発
生電圧に相当する電圧が印加されることになる。なお、
ドライバ回路DR1に電源電力を供給することによって
キャパシタCPはある程度放電するが、再びトランジス
タQ1がOFF状態、トランジスタQ2がON状態にな
ることによってその放電電荷を補償する充電が制御電源
PSによってなされる。
【0011】以上のようにトランジスタQ1,Q2が交
互にON状態となり、それによって接続点Uの電位が電
源電圧VCCと接地電位GNDとの間で変動しても、接続
点Uに対して相対的にほぼ一定の電圧だけ高い電位がブ
ートストラップ回路からドライバ回路DR1に供給され
る。
【0012】このように、ブートストラップ回路を用い
れば、低電位側回路に設けられた1の制御電源PSによ
って制御回路SC1〜SC3の高電位側回路および低電
位側回路を動作させ、トランジスタQ1およびQ2を制
御できるので、制御電源の単電源化が図れる。近年で
は、装置の小型化、低価格化を実現するため前述したよ
うなブートストラップ回路を用いて単電源化された電力
変換装置が主流になりつつある。
【0013】次に、ブートストラップ回路を用いて単電
源化された電力変換装置の従来の動作を、インバータ回
路I1を例として、図7に示すタイミングチャートを用
いて説明する。先に説明したブートストラップ回路の動
作を電流の流れで説明すると、トランジスタQ2がオン
することで、制御電源PS→ダイオードDP→コンデン
サCP→トランジスタQ2の電流経路が形成され、コン
デンサCPが充電されてトランジスタQ1を駆動する。
このコンデンサCPの充電シーケンスは通常のPWM
(Pulse Width Moduration)動作を開始する前に実行さ
れている必要がある。
【0014】この一連の動作を図7について説明する
と、図7(c)に示すように制御電源PSが投入された
時点では、外部制御装置ECからは入力信号が与えられ
ていないので、図7(b)に示すようにコンデンサCP
の電位VCは0Vである。そして、図7(a)に示すよ
うにPWM動作に先だって入力信号としてコンデンサC
Pの充電パルスが与えられると、ドライバ回路DR2か
ら制御信号VDが出力され、トランジスタQ2がオン状
態となってコンデンサCPが充電され始める。コンデン
サCPの充電が完了すると充電パルスが停止し、代わっ
てPWM動作のためのPWM信号が与えられる。そし
て、PWM動作が終了するとインバータ回路I1は休止
期間に入るので、電力消費を低減するためにコンデンサ
CPには充電せず放電するにまかせる。なお、図7
(a)においては、便宜的に、外部制御装置ECから与
えられる充電パルスに応答して出力される制御信号VD
を充電パルスとして示し、PWM信号に応答して出力さ
れる制御信号VDが与えられる期間をPWM動作期間と
して示す。
【0015】再び、インバータ回路I1がPWM動作を
開始する場合には、PWM動作に先だって入力信号Vと
してコンデンサCPの充電パルスが与えられ、コンデン
サCPが充電され始める。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ブートストラップ回路を用いて単電源化された電力変換
装置の従来の動作は、コンデンサCPの充電、PWM動
作、コンデンサCPの放電を繰り返していた。装置設計
時におけるコンデンサCPの容量は、PWM動作による
放電量(制御回路SC1の消費電力量)と、充電パルス
による充電量との関係で決定する。コンデンサCPの容
量を大きくすればPWM動作は問題なく実行できるが、
PWM動作前後の充放電速度が遅くなる。
【0017】充電速度が遅いということは、出力素子で
あるトランジスタQ1、およびQ2を安定に動作させる
電圧に達するまでに時間がかかり、放電速度が遅いとい
うことは、トランジスタQ1およびQ2の動作が不安定
になる電圧の期間が長いということである。すなわち、
出力素子の不安定動作領域が長いということを意味して
いる。従って、コンデンサCPの容量の決定には、使用
温度範囲、回路パターンの配線抵抗だけでなく、充電パ
ルス幅などの充電シーケンスが密接に関係し、装置設計
が複雑化して困難であった。
【0018】ここで、トランジスタQ1およびQ2の不
安定動作領域について説明する。コンデンサCPの充電
中に、ノイズなどの要因によりトランジスタQ1がオン
状態になるとアーム短絡(P−N線間短絡)が発生す
る。この場合、トランジスタQ1およびQ2のセンス出
力から所定レベルの過電流信号が出力され、センス回路
S1およびS2で当該過電流信号をピックアップし、過
電流検出回路OC1およびOC2に与え、過電流検出回
路OC1およびOC2がトランジスタQ1およびQ2を
オフ状態にするようにドライバ回路DR1およびD2に
フィードバック信号を与えて、トランジスタQ1および
Q2の熱破壊を回避する(過電流保護動作)。
【0019】しかしながら、コンデンサCPが充電中で
トランジスタQ1のゲート電圧が低い場合には、トラン
ジスタQ1のセンス出力の過電流信号レベルも低く、所
定レベルに到達する前に過電流によりトランジスタQ1
が熱破壊することになる。このように、トランジスタQ
1を安定に動作をさせるに足るゲート電圧よりも低い電
圧領域が不安定動作領域である。汎用インバータなど
は、PWM動作のスタート、ストップを繰り返すように
使用される場合が多いので、不安定動作領域も多く、出
力素子破損の可能性が高くなっていた。
【0020】このような不安定動作領域におけるトラン
ジスタQ1およびQ2のアーム短絡を防ぐために、従来
はドライバ回路DR1内に電圧保護回路を備えていた。
図8にドライバ回路DR1およびDR2の構成を示す。
【0021】図8において、ドライバ回路DR1はラッ
チ回路L1と、トーテムポール接続されたNMOSトラ
ンジスタN1およびN2を備え、NMOSトランジスタ
N1のドレイン電極とラッチ回路L1の出力端子との間
に電圧保護回路SFが接続されている。ここで、ラッチ
回路L1の一方の入力は入力処理回路ISに接続され、
他方の入力は、過電流検出回路OC1のフィードバック
信号出力端子に接続されている。また、NMOSトラン
ジスタN1のドレイン電極はダイオードDP1のカソー
ドに接続され、NMOSトランジスタN2のソース電極
は過電流検出回路OC1に接続され、NMOSトランジ
スタN1およびN2の接続ノードがトランジスタQ1の
ゲート電極に接続されている。なお、ドライバ回路DR
2の構成もほぼ同様であり、電圧保護回路SFを有さな
いだけであるので説明は省略する。また、電圧保護回路
SFはドライバ回路DR2に付加されている場合もあ
る。
【0022】電圧保護回路SFは、コンデンサCPの電
圧が所定値以上にならないと、ドライバ回路DR1から
出力が得られないようにする回路であり、これを備える
ことで、コンデンサCPの充電中に、ノイズなどが印加
されても決してトランジスタQ1はオン状態にならな
い。
【0023】しかしながら、電圧保護回路SFの小型化
は困難であり、その占有面積が大きくなり、装置全体を
小型化するためにワンチップ化(モノリシック化)しよ
うとする開発の流れに逆らうことになる。
【0024】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、電圧保護回路を必要とせず、か
つ、チャージポンプコンデンサの容量決定に要する最適
設計を省略して、装置設計に費やす時間を削減できるよ
うに、チャージポンプコンデンサの充電シーケンスを簡
単化した電力変換装置の駆動方法を提供する。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の電力変換装置の駆動方法は、直列に接続され、第1
と第2の主電源電位の間に介挿された第1および第2の
スイッチングデバイスと、当該第1および第2のスイッ
チングデバイスの接続ノードの電位を基準とするブート
ストラップ方式の電力供給手段と、前記第2の主電源電
位を基準とする電源と、外部に設けられた入力信号発生
手段からの入力信号に基づいて、前記第1および第2の
スイッチングデバイスをそれぞれ駆動する第1および第
2の駆動手段とを備え、前記第1の駆動手段は、前記電
力供給手段から供給される電力を前記第1のスイッチン
グデバイスの駆動電力とし、前記第2の駆動手段は、前
記電源から供給される電力を前記第2のスイッチングデ
バイスの駆動電力とし、前記ブートストラップ方式の電
力供給手段は、前記電源の正出力にアノードを接続さ
れ、カソードが前記駆動手段の第1の電力入力部に接続
されたダイオードと、一方の電極が前記駆動手段の第1
の電力入力部に接続され、他方の電極が前記駆動手段の
第2の電力入力部に接続されるとともに、前記接続ノー
ドに接続されたキャパシタとを有し、前記接続ノードか
ら出力が得られる電力変換装置の駆動方法において、前
記入力信号は、前記第2のスイッチングデバイスをパル
ス的に導通させて前記キャパシタの充電を行うための充
電パルス信号と、前記第1および第2のスイッチングデ
バイスをPWM動作させるPWM信号とを含み、前記電
源がオン状態であって、前記キャパシタの充電を完了し
た後は、前記PWM信号が与えられている期間を除い
て、前記充電パルス信号を常に与え続ける。
【0026】本発明に係る請求項2記載の電力変換装置
の駆動方法は、前記充電パルス信号を、前記電源をオン
状態にするのとほぼ同時に与え始める。
【0027】本発明に係る請求項3記載の電力変換装置
の駆動方法は、前記充電パルス信号を、前記電源をオン
状態にした後、前記PWM信号を与え始める直前に与え
始める。
【0028】
【発明の実施の形態】
<実施の形態1>図1にAC入力3相モーターの駆動回
路の構成を示す。図1に示すように、AC入力3相モー
ターMの電源となるAC3相電源APWが、P−N線間
に設けられたコンバータ回路CCに接続され、AC入力
3相モーターMの各々の相には、各々、電力変換装置と
して、インバータ回路I10、I20、I30が接続さ
れている。
【0029】インバータ回路I10、I20、I30
は、それぞれP−N線間にトーテムポール接続されたI
GBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などの
パワーデバイスであるトランジスタQ1およびQ2、Q
3およびQ4、Q5およびQ6の組と、当該トランジス
タの導通状態をそれぞれ制御する制御回路SC10、S
C20、SC30とを有して構成されている。トーテム
ポール接続されたトランジスタQ1およびQ2、Q3お
よびQ4、Q5およびQ6の各々の接続点U、V、Wの
各々にはモーターMの各相の入力端が接続されている。
また、トランジスタQ1〜Q6には、各々フリーホイー
ルダイオードD1〜D6が逆並列接続されている。ま
た、P−N線間には、平滑キャパシタCが接続されてい
る。なお、AC3相電源APWから与えられる交流電流
をコンバータ回路CCによって整流して得られる電圧を
主電源電圧と呼称する。
【0030】ここで、インバータ回路I10の構成につ
いて説明する。図1において、トーテムポール接続され
たトランジスタQ1およびQ2の間にインバータ回路I
10の出力端である接続点Uが設けられている。制御回
路SC10は、この接続点Uを境にして、高電位側回路
と低電位側回路とに分けられる。
【0031】すなわち、高電位側回路はトランジスタQ
1を駆動するためのドライバ回路DR10および、トラ
ンジスタQ1に過電流が流れた場合に、当該電流をトラ
ンジスタQ1のセンス出力に接続されるセンス回路S1
を介して取り出し、その情報をフィードバック信号とし
てドライバ回路DR1に与える過電流検出回路OC1を
含んでいる。これらは、トランジスタQ1がオン状態に
あるときはほぼ主電源電位VCC(例えば600V)に近
い値となる接続点Uの電位を基準とする回路である。通
常、制御回路を構成するLVIC(低電圧IC)の動作
電圧は30V以下であり、600Vの高電圧に耐えられ
る構造ではない。そこで、制御回路SC10の基準電位
を接地電位からフローティングした状態に保ち、トラン
ジスタQ1がON状態になった場合には、主電源電位の
600Vが基準電位となるように構成されている。
【0032】一方、低電位側回路にはトランジスタQ2
を駆動するためのドライバ回路DR20および、トラン
ジスタQ2に過電流が流れた場合に、当該電流をトラン
ジスタQ2のセンス出力に接続されるセンス回路S2を
介して取り出し、その情報をフィードバック信号として
ドライバ回路DR2に与える過電流検出回路OC2、マ
イクロコンピュータなどの外部制御装置ECから与えら
れる入力信号(最終的にドライバ回路DR10およびD
R20からトランジスタQ1、Q2の制御信号として出
力される)を受け、適宜、信号処理を行ってドライバ回
路DR10およびD20に与える入力処理回路ISが含
まれる。これらは、接地電位を基準とする回路である。
【0033】なお入力処理回路ISは、接地電位を基準
として与えられる入力信号を、高電位側回路のドライバ
回路DR10に与えるために、入力信号をレベルシフト
して、主電源電位を基準とするレベルシフト済み信号に
変換するレベルシフト回路などを含んでいるが、レベル
シフト回路の構成は本発明とは関係が薄いので説明は省
略する。また、このような構成は制御回路SC20、S
C30においても同様であり、各構成の参照符号が変わ
るだけで機能は同じであるので、説明は省略する。
【0034】ブートストラップ回路の構成は、高耐電圧
特性(例えば耐電圧が800V以上)を有するダイオー
ドDPとコンデンサ(キャパシタ)CPからなり、ダイ
オードDPのアノードは接地電位を基準とする制御電源
PSの正電極に接続され、カソードはドライバ回路DR
10に接続されている。キャパシタCPはダイオードD
Pのカソードと接続点Uとの間に接続されている。
【0035】図2にインバータI10のドライバ回路D
R10およびDR20の構成を示す。図2において、ド
ライバ回路DR10はラッチ回路L1と、トーテムポー
ル接続されたNMOSトランジスタN1およびN2を備
えている。ここで、ラッチ回路L1の一方の入力は入力
処理回路IS1に接続され、他方の入力は、過電流検出
回路OC1のフィードバック信号出力端子に接続されて
いる。また、NMOSトランジスタN1のドレイン電極
はダイオードDP1のカソードに接続され、NMOSト
ランジスタN2のソース電極は過電流検出回路OC1に
接続され、NMOSトランジスタN1およびN2の接続
ノードがトランジスタQ1のゲート電極に接続されてい
る。また、ドライバ回路DR20の構成も符号が変わる
だけでほぼ同様であるので説明は省略する。
【0036】ここで、インバータ回路I10の変形例と
してインバータ回路I10’を図3に示す。図2に示す
インバータI10では、低電位側回路においては制御電
源PSの正電極は、NMOSトランジスタN3のドレイ
ン電極に直接に接続されるが、インバータ回路I10’
においては、制御電源PSの正電極とNMOSトランジ
スタN3のドレイン電極との間には、順方向に直列に接
続された電圧降下用ダイオードVD1およびVD2が介
挿されている。なお、その他の構成はインバータ回路I
10と同様であるので説明は省略する。
【0037】電圧降下用ダイオードVD1およびVD2
の存在により、ブートストラップ回路からドライバ回路
DR10に与えられるトランジスタQ1の駆動電圧と、
制御電源PSからドライバ回路DR20に与えられるト
ランジスタQ2の駆動電圧とがほぼ同じ値になり、駆動
電圧の差異に起因するトランジスタQ1およびQ2の動
作上のアンバランスを解消できる。
【0038】なお、以上説明したインバータ回路I10
およびI10’においては、トーテムポール接続された
NMOSトランジスタN1、N2およびN3、N4を用
いた構成を示したが、これらの代わりにトーテムポール
接続されたPMOSトランジスタを用いた構成であって
も良いことは言うまでもない。
【0039】次に、本発明に係る電力変換装置の駆動方
法の実施の形態1として、インバータ回路I10の動作
を図4に示すタイミングチャートを用いて説明する。図
4(c)に示すように、制御電源PSが投入され所定の
制御電源電圧VPSが与えれるのとほぼ同時に、外部制御
装置ECからは入力信号としてコンデンサCPの充電パ
ルスが与えられ、図4(a)に示すようにドライバ回路
DR20から制御信号VDが出力され、トランジスタQ
2がパルス的にオン状態となって図4(b)に示すよう
にコンデンサCPが充電され始める。充電パルスは、コ
ンデンサCPの充電完了後も与えられ、PWM信号が与
えられる直前に停止する。
【0040】なお、図4(a)においては、便宜的に、
外部制御装置ECから与えられる充電パルスに応答して
出力される制御信号VDを充電パルスとして示し、外部
制御装置ECから与えられるPWM信号に応答して出力
される制御信号VDが与えられている期間をPWM動作
期間として示す。
【0041】そして、PWM動作が終了するとインバー
タ回路I10は休止期間に入るが、コンデンサCPの充
電パルスが再び与えられるので、コンデンサCPは充電
された状態を保つ。従って、再び、インバータ回路I1
0がPWM動作を開始する場合には、コンデンサCPを
充電する必要がなく、充電に伴う出力素子の不安定動作
領域も存在しない。
【0042】ここで、充電パルスのパルス幅はコンデン
サCPの容量を考慮して決定されるが、1パルスでコン
デンサCPの充電を完了してしまうような長いパルス幅
に設定すると、充電パルスが与えられている期間、すな
わちトランジスタQ2がオン状態にある期間が長くな
り、トランジスタQ1がオン状態になる確率が高まり、
アーム短絡によりトランジスタQ1およびQ2が破損す
る確率が高まる。そこで、複数のパルスでコンデンサC
Pの充電を完了するようにパルス幅を設定することで、
トランジスタQ2がオン状態にある期間が短くなり、ト
ランジスタQ1およびQ2が破損する確率をさらに低く
することができる。
【0043】<特徴的作用効果>このように、インバー
タ回路I10の休止期間にも充電パルスを与え続けるこ
とで、制御電源PSが投入されている限りはコンデンサ
CPは充電状態を維持し続けるので、トランジスタQ1
およびQ2の不安定動作領域は制御電源PS投入時の充
電開始時、および制御電源PSをオフしたときの放電時
だけに発生することになり、アーム短絡によりトランジ
スタQ1およびQ2が破損する確率が大幅に低減するこ
とになる。
【0044】そもそも、コンデンサCPの充電電圧が不
安定動作領域にあるときに、ノイズなどの要因によりト
ランジスタQ1およびQ2がアーム短絡となる確率は低
い。先に説明したように電力変換装置の従来の駆動方法
では、PWM動作のスタート、ストップの繰り返し回数
と同じだけ、不安定動作領域が存在していたので、アー
ム短絡による出力素子破損の可能性が高く、電圧保護回
路SFが必要であったが、本発明に係る電力変換装置の
駆動方法によれば、トランジスタQ1およびQ2の不安
定動作領域は制御電源PS投入時の充電開始時だけに発
生するので、トランジスタQ1およびQ2がアーム短絡
となる確率は極めて低いものとなる。従って、電圧保護
回路を設ける必要がなくなるので、装置の小型化が容易
になるとともに、コンデンサCPの充電シーケンスを簡
単化できるので、コンデンサCPの容量決定に要する最
適設計を省略して、装置設計に費やす時間を削減でき
る。
【0045】<実施の形態2>本発明に係る電力変換装
置の駆動方法の実施の形態2として、インバータ回路I
10の動作を図5に示すタイミングチャートを用いて説
明する。電力変換装置の駆動方法の実施の形態1におい
ては、制御電源PSが投入され所定の制御電源電圧VPS
が与えれるのとほぼ同時に、外部制御装置ECから入力
信号VINとしてコンデンサCPの充電パルスが与えられ
る例を示したが、図5(c)に示すように、制御電源P
Sが投入された後、図5(a)に示すように所定の時間
経過後に外部制御装置ECから、コンデンサCPの充電
パルスを与えても良い。ただし、1パルスでコンデンサ
CPを完全に充電できないような幅が短い充電パルスの
場合は、コンデンサCPが完全に充電されるまで複数
回、充電パルスを与える必要があるので、充電パルスの
付与開始次期は、パルス幅とコンデンサCPの容量を考
慮して決定する。
【0046】<特徴的作用効果>以上説明したように、
本発明に係る電力変換装置の駆動方法の実施の形態2に
よれば、電源PSがオン状態になってからPWM信号が
与えられるまでの時間が長いような場合に充電パルス信
号が不必要に与えられることが防止され、消費電力を低
減することができる。
【0047】
【発明の効果】本発明に係る請求項1記載の電力変換装
置の駆動方法によれば、充電パルス信号をブートストラ
ップ方式の電力供給手段のキャパシタの充電が完了した
後も、第1および第2のスイッチングデバイスがPWM
動作するPWM動作期間に入るまで継続して与え、電源
をオン状態にした後は、PWM信号が与えられている期
間を除いて充電パルス信号を与え続けるので、キャパシ
タを完全に放電した状態から完全に充電された状態にす
る動作、およびキャパシタを完全に充電された状態から
完全に放電された状態にする動作が、電源のオン・オフ
1回につき1回ずつとなる。従って、キャパシタの電圧
が所定の電圧に達する前の、第1および第2のスイッチ
ングデバイスの不安定動作領域の発生が、電源のオン・
オフ1回につき2回だけになり、キャパシタの電圧が不
安定動作領域にあるときに第1および第2のスイッチン
グデバイスが同時に導通状態になって、第1および第2
のスイッチングデバイスが破損する確率を大幅に低減で
きる。また、当該破損確率が大幅に低減するので、従来
は第1および第2の駆動手段の少なくとも一方に付加さ
れていた、電圧保護回路などのスイッチングデバイスの
破損防止手段が不要になり、第1および第2の駆動手段
を小型化して電力変換装置全体を小型化することができ
る。また、キャパシタの充電シーケンスが簡単になるの
で、キャパシタの容量決定に要する最適設計を省略し
て、装置設計に費やす時間を削減できる。
【0048】本発明に係る請求項2記載の電力変換装置
の駆動方法によれば、充電パルス信号を、電源をオン状
態にするのとほぼ同時に与え始めるので、キャパシタの
充電シーケンスが極めて簡単となり、シーケンス設定に
伴う労力をさらに低減することができる。
【0049】本発明に係る請求項3記載の電力変換装置
の駆動方法によれば、充電パルス信号を、電源をオン状
態にした後、PWM動作期間に入る直前まで与え続ける
ので、電源がオン状態になってからPWM動作期間に入
るまでの時間が長いような場合に、充電パルス信号が不
必要に与えられることが防止され、消費電力を低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電力変換装置の駆動方法を適用
するAC入力3相モーターの駆動回路の構成を示す図で
ある。
【図2】 本発明に係る電力変換装置の駆動方法を適用
する電力変換装置の構成を示す図である。
【図3】 本発明に係る電力変換装置の駆動方法を適用
する電力変換装置の別の構成を示す図である。
【図4】 本発明に係る電力変換装置の駆動方法の実施
の形態1を説明するタイミングチャートである。
【図5】 本発明に係る電力変換装置の駆動方法の実施
の形態2を説明するタイミングチャートである。
【図6】 電力変換装置の従来の駆動方法を適用するA
C入力3相モーターの駆動回路の構成を示す図である。
【図7】 電力変換装置の従来の駆動方法が適用される
電力変換装置の構成を示す図である。
【図8】 電力変換装置の従来の駆動方法を説明するタ
イミングチャートである。
【符号の説明】
DR10〜DR60 ドライバ回路、I10〜I30
インバータ回路、SC10〜SC30 制御回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直列に接続され、第1と第2の主電源電
    位の間に介挿された第1および第2のスイッチングデバ
    イスと、当該第1および第2のスイッチングデバイスの
    接続ノードの電位を基準とするブートストラップ方式の
    電力供給手段と、前記第2の主電源電位を基準とする電
    源と、外部に設けられた入力信号発生手段からの入力信
    号に基づいて、前記第1および第2のスイッチングデバ
    イスをそれぞれ駆動する第1および第2の駆動手段とを
    備え、 前記第1の駆動手段は、前記電力供給手段から供給され
    る電力を前記第1のスイッチングデバイスの駆動電力と
    し、前記第2の駆動手段は、前記電源から供給される電
    力を前記第2のスイッチングデバイスの駆動電力とし、 前記ブートストラップ方式の電力供給手段は、前記電源
    の正出力にアノードを接続され、カソードが前記駆動手
    段の第1の電力入力部に接続されたダイオードと、一方
    の電極が前記駆動手段の第1の電力入力部に接続され、
    他方の電極が前記駆動手段の第2の電力入力部に接続さ
    れるとともに、前記接続ノードに接続されたキャパシタ
    とを有し、前記接続ノードから出力が得られる電力変換
    装置の駆動方法において、 前記入力信号は、前記第2のスイッチングデバイスをパ
    ルス的に導通させて前記キャパシタの充電を行うための
    充電パルス信号と、前記第1および第2のスイッチング
    デバイスをPWM動作させるPWM信号とを含み、 前記電源がオン状態であって、前記キャパシタの充電を
    完了した後は、前記PWM信号が与えられている期間を
    除いて、前記充電パルス信号を常に与え続けることを特
    徴とする電力変換装置の駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記充電パルス信号は、前記電源をオン
    状態にするのとほぼ同時に与え始める請求項1記載の電
    力変換装置の駆動方法。
  3. 【請求項3】 前記充電パルス信号は、前記電源をオン
    状態にした後、前記PWM信号を与え始める直前に与え
    始める請求項1記載の電力変換装置の駆動方法。
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